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量子光收集预示着全新的计算形式


光合细菌的光收集复合体

经典和量子过程的结合用于植物和细菌的高效光收集,可能会改变计算。

来源:麦克米伦杂志有限公司。

复杂性理论家声称,经典过程和量子过程的微妙结合解释了植物和细菌对光的高效收集,这可能对计算产生潜在的变革影响。

尽管涉及温度,但捕获光的分子机制利用量子力学,这一发现令人惊讶。

光收集系统中被研究最多的量子过程发生在Fenna-Matthews-Olson (FMO)复合体中,它包含将光能转化为化学能的反应中心。当光照射到FMO复合体时,能量必须穿过蛋白质基质,直到到达反应中心,但这种转移的效率接近100%。

佛蒙特大学的研究人员Stuart Kauffman和厄特沃斯大学的Gabor Vattay提出了一种量子搜索机制和环境相互作用相结合的过程,以克服Anderson局域化的障碍,这些过程之间的相互作用促进了向反应中心的最佳能量传递。他们的理论是,环境的相互作用改变了量子态的波状性质,以防止安德森局域化。Kauffman和Vattay认为,基于人工光收集复合结构的计算机在室温下的效率可以提高1000倍。

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